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计算机实时控制技术综述报告 题　　　目 计算机实时控制技术综述 系　　　别 机械电子工程 姓名（学号） 张梦辉 指导 老师 王宣银 完成 时间 2015/11/4  摘要:本文简要介绍了计算机实时控制系统的原理，根据当前计算机实时控制技术的发展状况，分析了计算机实时控制技术的优势和面临的挑战，指出计算机实时控制系统发展趋势，在控制系统的设计与开发方面，控制策略（算法）是心发展趋势1]。用计算机来组建控制系统可以完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标。典型的计算机控制系统一般有监控系统和过程对象两大部分组成。监控系统包括硬件和软件两部分，其硬件由主机、外部设备、通讯设备等组成；软件则分为系统软件和应用软件两部分。除工业控制机外，监控系统中还有过程输人/输出设备、参数测量变送器件、执行机构等装置。过程对象通常指的是被监测的对象[2-4]。 计算机控制系统的形式与它所控制的对象的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的被控要求，应选择不同的控制系统。计算机控制系统大致可以分为以下几种典型的形式:（l）操作指导型控制系统。（2）直接数字控制系统（DireetDigitalControl，简称DDC）。（3）监督控制系统（S、JpervisoryComputerControl简称SCC）。（4）集散控制系统（Distributedeontrolsystem简称DCS）。（5）现场总线控制系统（FieldbusControlSystem简称FCSy[5]。计算机实时控制系统的组成框图如图1。它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。 图1 计算机实时控制系统的组成框图 二、计算机实时控制系统的工作原理 计算机实时控制系统包括硬件组成和软件组成。在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。计算机实时控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程[6]： （一）实时数据采集对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 　　 （二）实时决策对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 　　（三）实时控制根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 　 　这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。 三、计算机实时控制系统的应用与在生产中应用的现状 计算机实时控制系统的应用主要表现在工业生产与应用的方面。而在以信息技术为代表的高科技应用方面，要充分利用各种新兴技术、新型材料、新式能源，并结合市场需求，以实现世界的又一次“工业大革命”；在工业设计与工程设计的一致性方面，要充分协调好设计的功能和形式两个方面的关系，使两者逐步走向融合，最终实现以人为核心、人机一体化的智能集成设计体系。从工业设计的本身角度看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展，使得对设计过程必然有更深的认识，对设计思维的模拟必将达到新的境界。从整个产品设计与制造的发展趋势看，并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法代表了现代产品设计模式的发展方向。随着技术的进一步发展，产品设计模式在信息化的基础上，必然朝着数字化、集成化、网络化、智能化的方向发展[7-8]。 对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路，计算机实时控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分，它代替人的思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。 工业生产过程的计算机控制系统，随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为：直接数字控制（DDC）系统、监督控制（SCC）系统、集散型控制系统（DCS）、递阶控制系统（HCS）和现场总线控制系统（FCS）等几种，其中DCS是融DDC系统、SCC系统及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统，该系统克服了其他控制系统中存在的“危险集中”问题，具有较高的可靠性和实用性。但是，为了进一步适合现场的需要，DCS